考慮通信延時的貨車隊列縱向控制優(yōu)化

目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 車輛隊列相關概念 3
1.2.1 節(jié)點動力學 4
1.2.2 隊列幾何構型 5
1.2.3 信息流拓撲結構 6
1.2.4 分布式控制器 8
1.3 穩(wěn)定性相關概念及判據 10
1.4 通信延時對車輛隊列穩(wěn)定性的影響 12
1.5 通信延時補償策略 13
1.5.1 優(yōu)化通信網絡結構 14
1.5.2 重構加速度信息 16
1.5.3 整定控制器增益 17
1.5.4 構建多分支選擇結構 19
1.5.5 改進控制器 20
1.6 結論 23
第2章 通信延時對隊列穩(wěn)定性的影響 25
2.1 引言 25
2.2 相關工作 26
2.3 問題陳述 27
2.3.1 車輛縱向動力學 27
2.3.2 一般線性CACC控制律 28
2.3.3 弦穩(wěn)定性判定 29
2.4 通信延時邊界數(shù)值分析 30
2.4.1 一種確認通信延時邊界的數(shù)值方法 30
2.4.2 隊列參數(shù)對弦穩(wěn)定區(qū)的影響 34
2.4.3 與以前的研究比較 36
2.5 仿真驗證 38
2.5.1 模擬配置 38
2.5.2 交通場景 39
2.5.3 仿真結果 40
2.6 結論 44
第3章 基于PSO的控制器增益動態(tài)調整方法 45
3.1 引言 45
3.2 相關工作 46
3.3 問題陳述 47
3.3.1 車輛動力學模型 47
3.3.2 控制器選擇 48
3.3.3 通信延時對串穩(wěn)定性的影響 48
3.4 方法論 51
3.4.1 整體架構 51
3.4.2 目標函數(shù) 52
3.4.3 生成頭車加速度*線 52
3.4.4 基于改進粒子群的增益整定算法 54
3.5 實驗仿真 56
3.5.1 靜態(tài)參考增益和兩種動態(tài)*優(yōu)增益的定性對比實驗 56
3.5.2 基于正弦*線和綜合*線找到的*優(yōu)增益的定量對比實驗 61
3.5.3 不同優(yōu)化算法的對比實驗 63
3.6 本章小結 65
第4章 基于LSTM的加速度信息重構方法 66
4.1 引言 66
4.2 相關工作 67
4.3 問題陳述 69
4.3.1 車輛動力學模型 69
4.3.2 串穩(wěn)定性分析 70
4.3.3 原始控制 71
4.3.4 CACC的好處.73
4.3.5 通信延時對CACC的負面影響 74
4.4 LSTM控制.75
4.4.1 LSTM預測和控制的架構 75
4.4.2 LSTM神經網絡模型 76
4.5 性能評估 78
4.5.1 交通場景 78
4.5.2 仿真設置和指標 79
4.5.3 LSTM、RNNs和GRUs的預測精度 80
4.5.4 仿真結果 81
第5章 基于模型預測控制的CACC系統(tǒng)通信延時補償方法.84
5.1 引言 84
5.2 協(xié)同式自適應巡航控制系統(tǒng)建模 86
5.2.1 車輛間距策略 87
5.2.2 MPC縱向控制器 88
5.3 系統(tǒng)弦穩(wěn)定性量化指標定義 89
5.3.1 2 范數(shù)弦穩(wěn)定性條件.89
5.3.2 無窮范數(shù)弦穩(wěn)定性條件 90
5.3.3 弦穩(wěn)定性量化指標定義 90
5.4 級聯(lián)式MPC-PVAT方法設計.91
5.4.1 MPC優(yōu)化求解方法 92
5.4.2 MPC-PVAT方法.92
5.5 基于LSTM的通信延時補償方法 94
5.5.1 LSTM預測模型 95
5.5.2 MPC-LSTM方法 96
5.6 仿真結果評估.97
5.6.1 基于正弦型運動工況的仿真測試 98
5.6.2 基于NGSIM數(shù)據的仿真測試 104
5.7 結語 110
第6章 基于遺傳算法的控制器平滑切換方法 111
6.1 控制器切換方法 111
6.2 基于遺傳算法的控制器切換 113
6.2.1 遺傳算法原理 113
6.2.2 控制器平滑切換方法 115
6.3 仿真實驗 117
6.3.1 仿真平臺介紹 117
6.3.2 仿真實驗設置 118
6.3.3 仿真結果 119
6.4 本章小結 131
第7章 基于臺架的車輛隊列穩(wěn)定性測試與分析 132
7.1 硬件及參數(shù)配置 132
7.2 車輛隊列穩(wěn)定性校正 133
7.2.1 實驗場景設計 133
7.2.2 測試結果分析 135
7.3 正弦振蕩場景下車輛隊列穩(wěn)定性測試與分析 137
7.3.1 實驗場景設計 137
7.3.2 測試結果分析 138
7.4 臺架測試與仿真測試對比分析 141
參考文獻 142
《交通與數(shù)據科學叢書》書目 158